JP2023018347A - 基板支持装置および基板処理装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】反りのある基板の損傷を抑制すること。【解決手段】実施形態の基板支持装置は、基板処理装置の処理容器内で基板を支持する基板支持装置であって、セラミックを含んで構成され、基板が載置される載置面を有する載置板と、載置板に内蔵され、載置板に基板を静電的に吸着させる給電板と、内部に導電部材を含んで、少なくとも載置板の中央領域と外縁領域とに配置され、載置面から突出する複数の突起部と、複数の突起部に対応して載置板に埋め込まれ、複数の突起部を載置面から突出させつつ支持するとともに、給電板と導電部材とを電気的に接続する複数の弾性部材と、を備える。【選択図】図3
Description
本発明の実施形態は、基板支持装置および基板処理装置に関する。
基板処理装置において、基板を静電的に吸着させ、または基板を吸引により吸着させることで、処理容器内で基板を支持する基板支持装置が用いられる場合がある。しかし、基板に反りがあると、基板支持装置に吸着する際に基板に衝撃が加わって、損傷を与えてしまうことがある。
1つの実施形態は、反りのある基板の損傷を抑制することが可能な基板支持装置および基板処理装置を提供することを目的とする。
実施形態の基板支持装置は、基板処理装置の処理容器内で基板を支持する基板支持装置であって、セラミックを含んで構成され、前記基板が載置される載置面を有する載置板と、前記載置板に内蔵され、前記載置板に前記基板を静電的に吸着させる給電板と、内部に導電部材を含んで、少なくとも前記載置板の中央領域と外縁領域とに配置され、前記載置面から突出する複数の突起部と、前記複数の突起部に対応して前記載置板に埋め込まれ、前記複数の突起部を前記載置面から突出させつつ支持するとともに、前記給電板と前記導電部材とを電気的に接続する複数の弾性部材と、を備える。
以下に、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の実施形態により、本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。
[実施形態1]
以下、図面を参照して実施形態1について詳細に説明する。
以下、図面を参照して実施形態1について詳細に説明する。
(プラズマ処理装置の構成例)
図1は、実施形態1にかかるプラズマ処理装置1の構成の一例を模式的に示す断面図である。プラズマ処理装置1は、例えばウェハ100上に所定の膜を形成するCVD(Chemical Vapor Deposition)装置として構成されている。
図1は、実施形態1にかかるプラズマ処理装置1の構成の一例を模式的に示す断面図である。プラズマ処理装置1は、例えばウェハ100上に所定の膜を形成するCVD(Chemical Vapor Deposition)装置として構成されている。
図1に示すように、基板処理装置としてのプラズマ処理装置1は、ウェハ100を処理する処理容器としてのチャンバ1を備える。チャンバ1は例えばアルミニウム製であり、気密に封止することが可能である。
チャンバ1の上部には、ガス供給口13が設けられている。ガス供給口13には、配管を通じて図示しないガス供給装置が接続され、ウェハ100を処理する際に使用される処理ガスが供給される。
ガス供給口13の下方には、上部電極として機能するシャワーヘッド18が設けられている。シャワーヘッド18には、板厚方向にシャワーヘッド18を貫通する複数のガス吐出口18gが設けられている。ガス供給口13から供給された処理ガスは、ガス吐出口18gを介してチャンバ11内に導入される。シャワーヘッド18の下方には、シャワーヘッド18に対向するように静電チャック20が配置されている。
基板支持装置としての静電チャック20は、チャンバ11内で処理対象のウェハ100を水平に支持するとともに、ウェハ100を静電的に吸着し、また、下部電極としても機能する。チャンバ11の側面には図示しないウェハ100の搬入出口が設けられており、ウェハ100はこの搬入出口より図示しない搬送アームによってチャンバ11内の静電チャック20に載置される。
静電チャック20は、チャンバ11の中央付近の底壁から鉛直上方に筒状に突出する支持部12上に支持されている。支持部12は、シャワーヘッド18から所定の距離を隔てたチャンバ11の中央付近に、シャワーヘッド18と平行に対向するように静電チャック20を支持する。このような構造によって、シャワーヘッド18と静電チャック20とは、1対の平行平板電極を構成している。
また、静電チャック20は、ウェハ100を静電吸着するチャック機構を備える。チャック機構は、給電板としてのチャック電極24、給電線45、及び第1の電源としての電源46を備える。チャック電極24には、給電線45を介して電源46が接続されている。このような機構によって、電源46からチャック電極24に直流電力が供給されて、静電チャック20上面が静電的に帯電される。静電チャック20の、その他の内部構成については後述する。
静電チャック20には給電線41が接続されている。給電線41には、ブロッキングコンデンサ42、整合器43、及び高周波電源44が接続されている。プラズマ処理の際には、高周波電源44から静電チャック20に所定の周波数の高周波電力が供給される。このような機構によって、静電チャック20が下部電極としても機能する。
静電チャック20の外周には、静電チャック20の側面および底面の周縁部を覆うようにインシュレータリング15が配置されている。インシュレータリング15の上方には、静電チャック20の外周を取り囲むように外周リング16が設けられている。外周リング16は、ウェハ100のエッチング時に、電界がウェハ100の周縁部で鉛直方向、つまり、ウェハ100の面に垂直な方向に対して偏向しないように電界を調整する。
インシュレータリング15とチャンバ11の側壁との間には、バッフルプレート17が設けられている。バッフルプレート17は、板厚方向にバッフルプレート17を貫通する複数のガス排出孔17eを有する。
チャンバ11のバッフルプレート17よりも下部にはガス排気口14が設けられている。ガス排気口14には、チャンバ11内の雰囲気を排気する真空ポンプ14pが接続されている。
チャンバ11内の静電チャック20及びバッフルプレート17と、シャワーヘッド18とで仕切られた領域は、プラズマ処理室61となる。シャワーヘッド18で仕切られたチャンバ11内上部の領域はガス供給室62となる。静電チャック20及びバッフルプレート17で仕切られたチャンバ11内下部の領域はガス排気室63となる。
プラズマ処理装置1は、電源46、整合器43、高周波電源44、及びガス供給装置等のプラズマ処理装置1の各部を制御する制御部50を備える。制御部50は、図示しないCPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、及びRAM(Random Access Memory)等を備えるコンピュータとして構成されている。制御部50が、プラズマ処理装置1用途向けの機能を有するASIC(Application Specific Integrated Curcuit)等として構成されていてもよい。
ウェハ100のプラズマ処理時には、制御部50の制御にしたがって、静電チャック20上に処理対象であるウェハ100が載置され、チャック機構によって吸着される。また、ガス排気口14に接続される真空ポンプ14pでチャンバ11内が真空引きされる。チャンバ11内が所定の圧力に達すると、図示しないガス供給装置からガス供給室62に処理ガスが供給され、シャワーヘッド18のガス吐出口18gを介してプラズマ処理室61に供給される。
また、制御部50の制御にしたがって、上部電極であるシャワーヘッド18を接地した状態で、下部電極である静電チャック20に高周波電圧を印加して、プラズマ処理室61内にプラズマを生成させる。下部電極側には高周波電圧による自己バイアスにより、プラズマとウェハ100との間に電位勾配が生じ、プラズマ中のイオンが静電チャック20へと加速されることになり、異方性エッチング処理が行われる。
(静電チャックの構成例)
次に、図2及び図3を用いて静電チャック20の詳細の構成について説明する。
次に、図2及び図3を用いて静電チャック20の詳細の構成について説明する。
図2は、実施形態1にかかる静電チャック20の上面図である。図2に示すように、静電チャック20は、複数のリフトピン格納穴27と複数の突起部25とを上面に備える。
複数のリフトピン格納穴27は、例えば静電チャック20上面の中央領域に互いに離間して配置されており、図示しないリフトピンを静電チャック20内部にそれぞれ格納する。チャンバ11に対してウェハ100を搬出入する際、静電チャック20上面からリフトピンを突出させ、リフトピン上にウェハ100を支持させることで、図示しない搬送アームと静電チャック20との間でウェハ100の受け渡しが行われる。
複数の突起部25は、静電チャック20の上面から突出し、静電チャック20の上面全体に分散して配置されている。より具体的には、複数の突起部25は、例えば静電チャック20の上面中心部から外縁部へ向かって放射状に配置されている。
静電チャック20上面に載置されたウェハ100は、実質的には複数の突起部25によって支持される。これにより、静電チャック20上面とウェハ100との間には、突起部25の突出量分の間隙が生じる。この間隙内には、静電チャック20とウェハ100との熱伝導性を向上させるため、ヘリウムガス等の不活性ガスが流入される。
なお、図2は簡略化された図であり、突起部25は、例えば33個以上121個以下、静電チャック20上に配置されることができる。突起部25の個数を例えば33個以上とすることで、複数の突起部25間でウェハ100の重みを分散することができ、突起部25とウェハ100とが当接する際の衝撃を緩和することができる。突起部25の個数が例えば121個を超えると、衝撃緩和の効果が略一定となる。
複数の突起部25の上面形状は例えば円形である。突起部25は、楕円形または小判型(オーバル形状)の上面形状を有していてもよい。また、突起部25の上面形状を多角形等とすることも可能であるが、突起部25がウェハ100に当接した時の衝撃を緩和するため、突起部25は、角を有さない丸みを帯びた形状であることがより好ましい。
図3は、実施形態1にかかる静電チャック20の断面構造を示す図である。図3においては、静電チャック20の外縁部近傍が拡大されて示されている。図3に示すように、静電チャック20は、母材21、ヒータ22、セラミックプレート23、及びチャック電極24を断面構造として有する。
母材21は、静電チャック20の本体であり、例えばアルミニウム製である。母材21は平坦な上面を有する。
電熱板としてのヒータ22は、所定のパターンを有して、母材21上面の略全体に亘って配置されている。ヒータ22は、ウェハ100を加熱する加熱機構の一部を構成する。すなわち、加熱機構は、ヒータ22、給電線47、及び第2の電源としての電源48を備える。ヒータ22には、給電線47を介して、ヒータ22に電力を供給する電源48が接続されている。
上記のような機構によって、電源48からヒータ22に交流電力が供給されてヒータ22が昇温される。これにより、静電チャック20に載置されたウェハ100は、例えば650℃以上の温度に加熱される。
載置板としてのセラミックプレート23は、ヒータ22を介して母材21上面の略全体を覆う平板状に構成されている。セラミックプレート23は、例えば酸化アルミニウム製または窒化アルミニウム製のセラミック部材である。高周波電源44から高周波電力を供給する給電線41は、例えばセラミックプレート23の下面に接続されている。
セラミックプレート23は平坦な上面を有している。このセラミックプレート23の上面が静電チャック20の上面であり、ウェハ100が載置される載置面となる。セラミックプレート23の上面には複数の凹部23rが設けられている。それぞれの凹部23r内には、バネ部材26を介して上述の突起部25がはめ込まれている。
給電板としてのチャック電極24は、所定のパターンを有して、セラミックプレート23の略全面に亘ってセラミックプレート23に内蔵されている。
弾性部材としてのバネ部材26は、例えば圧縮コイルバネ等であり、窒化ケイ素等のセラミック製の母材と、タングステン等の導電性材料の被膜とを備える。ただし、バネ部材26の母材および被膜の材質は上記に限られない。
母材は、上述のヒータ22による650℃以上の加熱に耐えうる耐熱性材料であればよい。被膜は、導電性および650℃以上の耐熱性を有する材料であればよく、例えば3000℃以上の融点を有する材料が好ましい。被膜としては、上述のタングステンの他、例えば白金等を用いることができる。
上記のような被膜は、例えば圧縮バネ等の形状に成形された母材に対し、スパッタリング処理または無電解メッキ処理等を行うことで形成することができる。
突起部25は、キャップ25cで覆われた導電部材25mを内部に含んで構成され、セラミックプレート23の上面から突出するように、バネ部材26によって支持されている。導電部材25mの下面にはバネ部材26が接合されている。導電部材25mとバネ部材26とは電気的に導通している。突起部25は、例えば円柱または多角柱等の柱状の形状を有する。突起部25の径は例えば数mm程度とすることができ、例えば2mmであってよい。
導電部材25mは、例えばタングステン等の金属製である。ただし、導電部材25mは、導電性および650℃以上の耐熱性を有する材料であればよく、例えば3000℃以上の融点を有する材料が好ましい。導電部材25mとしては、上述のタングステンの他、例えば白金等を用いることができる。
キャップ25cは、導電部材25mの下面を除く表面を覆っている。キャップ25cは、セラミックプレート23と同様、例えば酸化アルミニウム製または窒化アルミニウム製のセラミックとすることができる。
このような構成により、静電チャック20上にウェハ100が有る場合と無い場合とで、セラミックプレート23からの突起部25の突出量が変化する。つまり、静電チャック20上にウェハ100が載置されると、ウェハ100の重みで上述のバネ部材26が撓み、突起部25の突出量は減少する。
突起部25の突出量は、ウェハ100の重み等が加わって凹部23r内に最大限沈み込んだ状態で数十μm程度とすることができ、例えば30μmであってよい。また、突起部25の突出量の最大変化量が、例えば数mm程度になるようバネ部材26の弾性力が調整されていることが好ましい。
また、チャンバ11内で処理されるウェハ100には反りが生じている場合がある。半導体装置の製造工程においては、ウェハ100には応力の異なる種々の膜が形成され、それらの膜の応力によって、ウェハ100が上凸状または下凸状に反ってしまうことがあることによる。図3の例では、下凸状に反ったウェハ100が載置された様子を示している。
この場合、静電チャック20の中心へ向かうほど、突起部25に加わるウェハ100の重みが増して、セラミックプレート23の凹部23r内へと突起部25が大きく沈み込む。一方、静電チャック20の外縁部では、突起部25に加わるウェハ100の重みが減少し、突起部25の沈み込み量は中心部に比べて比較的小さく、突起部25がより突出した状態となる。
このように、ウェハ100の形状に合わせて突起部25の突出量が変化することで、ウェハ100裏面の略全体に亘って突起部25が接触した状態が維持される。よって、ウェハ100は複数の突起部25の略全体で支持される。
また、上記構成により、突起部25は、内部の導電部材25m及び導電部材25mに接合されるバネ部材26を介して、チャック電極26により生成される静電力をウェハ100の裏面に伝達し、ウェハ100を静電チャック20上面に静電的に吸着させることができる。
また、上記構成により、突起部25は、内部の導電部材25m及び導電部材25mに接合されるバネ部材26を介して、静電チャック20上面に載置されたウェハ100にヒータ22からの熱を伝達し、ウェハ100を加熱することができる。
(プラズマ処理の例)
次に、図4及び図5を用いて、実施形態1のプラズマ処理装置1におけるウェハ100のプラズマ処理の例について説明する。
次に、図4及び図5を用いて、実施形態1のプラズマ処理装置1におけるウェハ100のプラズマ処理の例について説明する。
図4は、実施形態1にかかるプラズマ処理装置1におけるプラズマ処理の手順の一例を示す断面図である。図5は、実施形態1にかかるプラズマ処理装置1におけるプラズマ処理およびプラズマ処理以降の処理の手順の一例を示す断面図である。図4及び図5のプラズマ処理およびそれ以降の処理は、半導体装置を製造する工程の一環として実施される。
図4(a)(b)に示す処理は、ウェハ100を予備的に加熱する予備加熱処理である。
図4(a)に示すように、制御部50の制御にしたがって、ウェハ100をチャンバ11内に搬入し、リフトピン19を上昇させてウェハ100をリフトピン19によって支持する。図4(a)の例では、下凸状の反りを有するウェハ100がリフトピン19に支持される様子を示している。ウェハ100が静電チャック20上面から離間した位置にあるので、このとき、複数の突起部25は初期状態にあり、セラミックプレート23上面から略最大の突出量で突出している。
また、制御部50の制御にしたがって、電源48からヒータ22に交流電力を供給し、ヒータ22を例えば650℃以上に昇温する。また、シャワーヘッド18のガス吐出口18gから、処理ガスまたは不活性ガス等をチャンバ11内に供給する。この状態で、静電チャック20上方位置で所定時間、ウェハ100を維持する。
これにより、ヒータ22からの放熱によってウェハ100が加熱される。また、ガス吐出口18gから供給されたガスがウェハ100裏面へと回り込み、ガスによってもヒータ22及びウェハ100間での熱の授受が促進される。
図4(b)に示すように、所定時間経過後、制御部50の制御にしたがって、リフトピン19を下降させてリフトピン格納孔27に格納する。これにより、ウェハ100が静電チャック20のセラミックプレート23上に載置される。より厳密には、ウェハ100は、セラミックプレート23上面から突出した複数の突起部25によって支持される。
ウェハ100は、例えば下凸状の反りを有しているため、セラミックプレート23の中央付近に配置される突起部25には、より大きな重みが加わり、バネ部材26もより大きく撓む。このため、セラミックプレート23からの突起部25の突出量は小さくなる。
また、セラミックプレート23の外縁部付近に配置される突起部25には、小さな重みしか加わらず、バネ部材26の撓みも小さくなる。このため、セラミックプレート23からの突起部25の突出量は大きいままである。
このように、セラミックプレート23における配置位置に応じて、突起部25の突出量が変化し、複数の突起部25がウェハ100裏面の形状に追従する。このため、ウェハ100裏面の略全体において、ウェハ100と突起部25との接触が維持される。この状態で所定時間、ウェハ100を維持する。
これにより、ヒータ22からの放熱によってウェハ100が加熱される。また、バネ部材26及び突起部25の導電部材25mを介しても、ヒータ22からの熱がウェハ100に伝達され、ウェハ100の加熱が促進される。このとき、ウェハ100裏面の略全体が複数の突起部25と接触しているため、ウェハ100全体が略均一に加熱される。
このように、図4(a)(b)に示す予備加熱を行うことで、この後のプラズマ処理の際、ウェハ100を処理温度まで速やかに昇温することができる。また、ウェハ100に反りが生じている場合、図4(a)(b)の予備加熱によって、ウェハ100が軟化して反りが低減され易くなる。これにより、ウェハ100を静電チャック20に吸着させる際の衝撃を緩和することができる。
図4(c)に示すように、所定時間経過後、制御部50の制御にしたがって、電源46からチャック電極24に直流電力を供給して、セラミックプレート23上にウェハ100を静電的に吸着させる。より厳密には、ウェハ100は、セラミックプレート23上面から突出した複数の突起部25に吸着され、セラミックプレート23上面との間には若干の間隙が維持される。
これにより、ウェハ100に反りがあった場合であっても、ウェハ100は略平坦な状態となってセラミックプレート23上に吸着される。また、静電力によってウェハ100が吸着されることにより、バネ部材26の撓みは略最大となり、セラミックプレート23からの突起部25の突出量は略最小となる。
図5(a)に示すように、制御部50の制御にしたがって、シャワーヘッド18のガス吐出口18gからチャンバ11内に処理ガスを供給する。また、高周波電源44からセラミックプレート23に高周波電力を供給する。これにより、シャワーヘッド18と静電チャック20との平行平板電極によって、チャンバ11内のウェハ100上方にプラズマが生成される。
また、制御部50の制御にしたがって、ウェハ100裏面とセラミックプレート23との間隙に不活性ガス等を流入させて、ヒータ22及びウェハ100間での熱の授受を促進させる。
これにより、チャンバ11内のウェハ100がプラズマ処理される。図5(a)の例では、プラズマ処理によりウェハ100上面にカーボン膜101が形成される様子を示している。カーボン膜101は、CVDによって形成される有機系の膜であり、半導体装置の製造工程においてマスク材等として使用される。
カーボン膜101が形成されたウェハ100はプラズマ処理装置1から搬出され、他の装置において、カーボン膜101上に例えばSOG膜(Spin On Glass)が形成され、SOG膜上にレジスト膜が形成される。
図5(b)~図5(e)に示す処理は、プラズマ処理装置1における処理が終了した後の他の装置における処理の一例である。
図5(b)に示すように、レジスト膜が露光されてレジストパターン103pが形成され、レジストパターン103pをマスクとしてSOG膜がエッチング処理されて、SOGパターン102pが形成される。
図5(c)に示すように、SOGパターン102pをマスクとしてカーボン膜101がエッチング処理されて、カーボンパターン101pが形成される。この処理により、例えばレジストパターン103pは消失する。
図5(d)に示すように、カーボンパターン101pをマスクとしてウェハ100がエッチング処理されて、ウェハ100表面にパターン100pが形成される。図5(e)に示すように、カーボンパターン101pは例えばアッシング除去される。
以上のような処理を繰り返すことによって半導体装置が製造される。
(比較例)
次に、図6を用いて、比較例のプラズマ処理装置におけるウェハ100xの予備加熱の一例について説明する。図6は、比較例にかかるプラズマ処理装置における予備加熱処理の手順の一例を示す断面図である。
次に、図6を用いて、比較例のプラズマ処理装置におけるウェハ100xの予備加熱の一例について説明する。図6は、比較例にかかるプラズマ処理装置における予備加熱処理の手順の一例を示す断面図である。
図6(a)に示すように、比較例のプラズマ処理装置は、母材121、ヒータ122、セラミックプレート123、及びチャック電極124を有する静電チャック120を備える。静電チャック120のセラミックプレート123は、上面に複数の突起125を有する。これらの複数の突起125は、例えばセラミックプレート123の上面がエンボス加工されたものであり、セラミックプレート123と同様の材質を有し、セラミックプレート123の上面から固定的に突出している。
図6(a)に示すウェハ100xの予備加熱時、ウェハ100xが例えば下凸状の反りを有していた場合、ウェハ100x外縁部は突起部125と非接触の状態で維持される。これにより、ウェハ100xの予備加熱に長時間を要してしまい、また、ウェハ100x全体が均一に加熱されず、例えばウェハ100x外縁部の温度が低いままとなってしまう。
図6(b)に示すように、予備加熱後、チャック電極124に直流電力を供給してウェハ100xをセラミックプレート123に吸着させると、ウェハ100xと非接触であった突起部125にウェハ100x外縁部が打ち付けられ、ウェハ100x外縁部の裏面に強い衝撃が加わってしまう場合がある。
これにより、ウェハ100x裏面に傷が生じてしまうことがあり、また、チャンバ内にパーティクルが発生してしまうことがある。このとき、ウェハ100x位置がずれて、搬送エラーが生じてしまう場合もある。また、ウェハ100x裏面に傷が生じると、これ以降の処理でもパーティクル源となってしまうほか、ウェハ100の割れ、欠け等の原因となりかねない。
ウェハ100xとの摩擦による傷を抑制するため、例えば突起部をポリテトラフルオロエチレン(PTFE:Poly Tetra Fluoro Ethylene)等の可撓性を有する樹脂で形成することも考えられる。
しかしながら、このような突起部は、セラミックプレート123からの突出量が固定されており、例えば反りのあるウェハ100xに対して充分な追従性を得ることはできない。また、例えばPTFEの融点は350℃程度であり、650℃以上の高温下では、突起部が変形したり変性したりしてしまう恐れがある。
実施形態の静電チャック20によれば、複数の突起部25と複数のバネ部材26とを備える。これにより、ウェハ100を静電チャック20に吸着させる際、バネ部材26によって衝撃を吸収することができ、反りのあるウェハ100の損傷を抑制することができる。また、複数の突起部25をウェハ100の裏面形状に追従させることができ、ウェハ100を予備加熱する際、ウェハ100全体を均一に加熱することができる。
実施形態の静電チャック20によれば、複数の突起部25は内部に導電部材25mを含み、バネ部材26はチャック電極24と導電部材25mとを電気的に接続する導電性の被膜を有する。これにより、チャック電極24と電気的導通をとって、ウェハ100をより確実に静電チャック20に吸着することができる。また、ウェハ100への熱の伝達が良好になって予備加熱時間を短縮できる。
実施形態の静電チャック20によれば、複数の突起部25は、セラミックプレート23の載置面全体に例えば放射状に分散して配置される。これにより、ウェハ100の重みを複数の突起部25に分散させることができ、ウェハ100への衝撃をよりいっそう緩和させて、ウェハ100裏面の傷を抑制することができる。
実施形態の静電チャック20によれば、複数の突起部25と複数のバネ部材26とは耐熱性を有する。これにより、例えば650℃以上の熱によっても、これらの突起部25及びバネ部材26が変形したり劣化したりすることが抑制される。
なお、上述の実施形態1では、ウェハ100が下凸状の反りを有する場合の例について説明したが、実施形態1の静電チャック20は、上凸状の反りを有するウェハ100に対しても同様の効果を奏する。
また、上述の実施形態1では、プラズマ処理装置1において、下部電極に高周波電力を印加することとしたが、高周波電力は上部電極に印加されてもよく、上下部電極に印加されてもよい。その他、プラズマ処理装置は、ICP(Inductively Coupled Plasma)等の他のプラズマソースを用いた装置であってもよい。
また、上述の実施形態1では、プラズマ処理装置1は、ウェハ100に所定膜を形成するCVD装置であることとしたがこれに限られない。例えばエッチング装置、またはアッシング装置等の低圧下でウェハ100を処理する基板処理装置においても、上述の静電チャック20の構成を適用することが可能である。
(変形例1,2)
次に、図7及び図8を用いて、実施形態1の変形例1,2の静電チャック220,320について説明する。変形例1,2の静電チャック220,320においては、複数の突起部のセラミックプレート23からの突出量が互いに異なる点が、上述の実施形態1とは異なる。
次に、図7及び図8を用いて、実施形態1の変形例1,2の静電チャック220,320について説明する。変形例1,2の静電チャック220,320においては、複数の突起部のセラミックプレート23からの突出量が互いに異なる点が、上述の実施形態1とは異なる。
図7は、実施形態1の変形例1にかかるプラズマ処理装置が備える静電チャック220の断面構造を示す図である。図7に示すように、静電チャック220は、複数の突起部225x,225y,225zを備える。
複数の突起部225x,225y,225zはそれぞれ、キャップ225cで覆われた導電部材225mを内部に含んで構成され、セラミックプレート23の上面から突出するように、バネ部材26によって支持されている。導電部材225m及びキャップ225cは、上述の実施形態1の導電部材25m及びキャップ25cと同様の材料から構成されていてよい。
第1の突起部としての突起部225xは、セラミックプレート23の中央領域に設けられた凹部23r内に配置される。突起部225xは、複数の突起部225x,225y,225zのうち、縦寸法が最も短く、初期状態において、セラミックプレート23からの突出量が最も小さい。
突起部225yは、セラミックプレート23の中央領域と外縁領域との間に設けられた凹部23r内に配置される。突起部225yは、縦寸法が突起部225xよりも長く、突起部225zよりも短く、初期状態において、セラミックプレート23からの突出量が突起部225xよりも大きく、突起部225zよりも小さい。
第2の突起部としての突起部225zは、セラミックプレート23の外縁領域に設けられた凹部23r内に配置される。突起部225zは、複数の突起部225x,225y,225zのうち、縦寸法が最も長く、初期状態において、セラミックプレート23からの突出量が最も大きい。
このような静電チャック220は、例えば下凸状の反りが生じたウェハを多く処理するプラズマ処理装置に適用することができる。初期状態において、複数の突起部225x,225y,225zの突出量が上記のように異なるため、下凸状のウェハへの追従性がいっそう向上する。
図8は、実施形態1の変形例1にかかるプラズマ処理装置が備える静電チャック320の断面構造を示す図である。図8に示すように、静電チャック320は、複数の突起部325x,325y,325zを備える。
複数の突起部325x,325y,325zはそれぞれ、キャップ325cで覆われた導電部材325mを内部に含んで構成され、セラミックプレート23の上面から突出するように、バネ部材26によって支持されている。導電部材325m及びキャップ325cは、上述の実施形態1の導電部材25及びキャップ25cと同様の材料から構成されていてよい。
第1の突起部としての突起部325xは、セラミックプレート23の中央領域に設けられた凹部23r内に配置される。突起部325xは、複数の突起部325x,325y,325zのうち、縦寸法が最も長く、初期状態において、セラミックプレート23からの突出量が最も大きい。
突起部325yは、セラミックプレート23の中央領域と外縁領域との間に設けられた凹部23r内に配置される。突起部325yは、縦寸法が突起部325xよりも短く、突起部325zよりも長く、初期状態において、セラミックプレート23からの突出量が突起部325xよりも小さく、突起部325zよりも大きい。
第3の突起部としての突起部325zは、セラミックプレート23の外縁領域に設けられた凹部23r内に配置される。突起部325zは、複数の突起部325x,325y,325zのうち、縦寸法が最も短く、初期状態において、セラミックプレート23からの突出量が最も小さい。
このような静電チャック320は、例えば上凸状の反りが生じたウェハを多く処理するプラズマ処理装置に適用することができる。初期状態において、複数の突起部325x,325y,325zの突出量が上記のように異なるため、上凸状のウェハへの追従性がいっそう向上する。
なお、複数の突起部の突出量は、上記のように3段階で変化させてもよいし、または、2段階もしくは4段階以上で変化させてもよい。また、複数の突起部の縦寸法を変化させることに替えて、あるいは加えて、バネ部材26の縦寸法を変化させることによって、突起部の突出量を変化させてもよい。
(変形例3,4)
次に、図9及び図10を用いて、実施形態1の変形例3,4の静電チャック420,520について説明する。変形例3,4の静電チャック420,520においては、複数の突起部の配置または形状が、上述の実施形態1とは異なる。
次に、図9及び図10を用いて、実施形態1の変形例3,4の静電チャック420,520について説明する。変形例3,4の静電チャック420,520においては、複数の突起部の配置または形状が、上述の実施形態1とは異なる。
図9は、実施形態1の変形例3にかかるプラズマ処理装置が備える静電チャック420の上面図である。図9に示すように、静電チャック420は、上述の実施形態1と同様の複数の突起部25を備える。ただし、複数の突起部25は、上述の実施形態1とは異なる配置で静電チャック420上面に配置されている。
より詳細には、複数の突起部25は、静電チャック420上面全体にグリッド状に分散して配置されている。つまり、複数の突起部25は、格子状パターンの各交差部に配置される。
図10は、実施形態1の変形例4にかかるプラズマ処理装置が備える静電チャック520の上面図である。図9に示すように、静電チャック520は複数の突起部525x,525y,525zを備える。
突起部525xは、例えば円柱または多角柱等の柱状形状を有し、静電チャック520上面の中央領域に配置される。突起部525y,525zは、それぞれ円環状の形状を有しており、静電チャック520上面に同心円状に配置されている。突起部525yは、突起部525xを取り囲むように、静電チャック520上面の中央領域と外縁領域との間に配置される。突起部525zは、突起部525yを取り囲むように、静電チャック520の外縁領域に配置される。
ただし、それぞれの突起部525x,525y,525zの数は任意である。また、突起部525y,525zは、上述のように連続的な円環形状を有していてもよく、または、断続的な円環形状、つまり、複数の円弧が円状に組み合わされた形状を有していてもよい。
このような円環状の突起部525y,525zは、例えば芯材として円環状の図示しない導電部材を備える。図示しないキャップが、これらの導電性部材の中央領域側に向いた側面と、外縁領域側に向いた側面と、導電部材の上面とを覆っている。これにより、バネ部材26を導電部材の下面に接合することができる。
また、上記構成において、バネ部材26は、それぞれの突起部525y,525z下方の複数位置に配置されていてよい。図10の例では、複数のバネ部材26が、それぞれの突起部525y,525zの周方向に沿って、例えば静電チャック520上面の中心部から外縁部へ向かって放射状に配置される様子を示す。
ただし、複数のバネ部材26の配置はこれに限られない。また、それぞれの突起部525y,525zが幾つかの円弧に分割されている場合には、円弧状のそれぞれの突起部525y,525z下方に少なくとも1つのバネ部材26を配置してもよい。
変形例3,4の静電チャック420,520によれば、上述の実施形態1の静電チャック20と同様の効果を奏する。
[実施形態2]
以下、図面を参照して実施形態2について詳細に説明する。実施形態2の基板支持装置はウェハを吸引吸着する点が、上述の実施形態1とは異なる。
以下、図面を参照して実施形態2について詳細に説明する。実施形態2の基板支持装置はウェハを吸引吸着する点が、上述の実施形態1とは異なる。
(露光処理装置の構成例)
図11は、実施形態2にかかる露光処理装置2の構成の一例を模式的に示す図である。
図11は、実施形態2にかかる露光処理装置2の構成の一例を模式的に示す図である。
図11に示すように、基板処理装置としての露光処理装置2は、照明部51、レチクルステージ52、駆動装置53,57、干渉計54,58、投影ユニット55、マーク検出部56、載置台620、及びポンプ646を備える。これらの各部は、制御部650により制御される。
基板支持装置としての載置台620は、本体620aとウェハチャック620bとを備え、ウェハ100を移動可能に支持する。駆動装置57は図示しないモータを備え、載置台620を、ウェハ100に対して水平なX軸方向およびY軸方向、並びにウェハ100に対して垂直なZ軸方向に移動させる。
載置台620の位置は、載置台620に設けられた基準マーク628から干渉計58によって測定され、測定結果は駆動装置57に入力される。駆動装置57は、第2干渉計58による測定結果を用いて載置台620の位置を制御する。載置台620の移動に伴いウェハ100が移動する。
マーク検出部56は、ウェハ100に設けられたマークMkを検出して、位置情報を制御部650に送る。制御部650は、位置情報に応じてウェハ100をアライメントする。マーク検出部56は、例えば、CCD、CMOSセンサ等の撮像素子である。
マーク検出部56の複数の撮像素子がそれぞれ対応するマークMkを検出し、検出されたマークMkの位置に応じて載置台620の位置が制御部650により調整され、ウェハ100の位置が照明部51に対してアライメントされる。
レチクルステージ52は、回路パターンが領域52pに描画されたレチクル52rを支持する。駆動装置53は、図示しないモータを備え、レチクルステージ52をウェハ100に対して少なくとも水平面上で移動させる。
レチクルステージ52の位置は、干渉計54によって測定され、測定結果は駆動装置53に入力される。駆動装置53は、干渉計54による測定結果に基づいてレチクルステージ52の位置を制御する。レチクルステージ52の移動に伴いレチクル52rが移動する。
照明部51は、レチクル52r上の領域52pの範囲を露光光で照射する。投影ユニット55は、レチクル52rを透過した露光光をウェハ100上の図示しないレジスト膜の領域52wの範囲に投影する。これにより、レチクル52rに描画された回路パターンがレジスト膜に転写される。
ポンプ646は、排気口645を介して載置台620に接続されている。排気口645は、載置台620のウェハチャック620b内部でウェハ100の裏面に到達する複数の吸引路に分岐している。ポンプ646でウェハ100の裏面を吸引することで、ウェハチャック620b上面にウェハ100を吸引吸着させることができる。
以上の構成を有する露光処理装置2においてウェハ100が露光処理されることで、例えば上述の実施形態1の図5(b)で示したレジストパターン103pがウェハ100上に形成される。
(ウェハチャックの構成例)
次に、図12を用いてウェハチャック620bの詳細の構成について説明する。
次に、図12を用いてウェハチャック620bの詳細の構成について説明する。
図12は、実施形態2にかかるウェハチャック620bの断面構造を示す図である。図12においては、ウェハチャック620bの外縁部近傍が拡大されて示されている。図12に示すように、ウェハチャック620は、母材621、ヒータ622、及びセラミックプレート623を断面構造として有する。
母材621は、ウェハチャック620bの本体であり、例えばアルミニウム製である。母材621は平坦な上面を有する。母材621には、板厚方向に母材621を貫通する複数の吸引路624が設けられている。複数の吸引路624は、ポンプ646へと通じる排気口645に接続され、母材621の上面全体に対して分散して配置されている。
電熱板としてのヒータ622は、所定のパターンを有して、母材621上面の略全体に亘って配置されている。ヒータ622は、所定のパターンを有することにより、母材621の吸引路624を避けるように配置されている。
ヒータ622は、ウェハ100を加熱する加熱機構の一部を構成する。すなわち、加熱機構は、ヒータ622、給電線647、及び第3の電源としての電源648を備える。ヒータ622には、給電線647を介して、ヒータ622に電力を供給する電源648が接続されている。
上記のような機構によって、電源648からヒータ622に交流電力が供給されてヒータ622が昇温される。これにより、ウェハチャック620bに載置されたウェハ100を加熱することができる。
載置板としてのセラミックプレート623は、ヒータ622を介して母材621上面の略全体を覆う平板状に構成されている。セラミックプレート623は、例えば酸化アルミニウム製または窒化アルミニウム製のセラミック部材である。
セラミックプレート623は平坦な上面を有している。このセラミックプレート623の上面がウェハチャック620bの上面であり、ウェハ100が載置される載置面となる。セラミックプレート623の上面には複数の凹部623rが設けられている。
それぞれの凹部623rは、母材621に設けられた吸引路624に接続されている。また、それぞれの凹部623r内には、バネ部材626を介して突起部625がはめ込まれている。
弾性部材としてのバネ部材626は、例えば圧縮コイルバネ等であり、窒化ケイ素等のセラミック製の母材と、タングステン等の熱伝導性を有する材料の被膜とを備える。ただし、バネ部材626の母材および被膜の材質は上記に限られない。
母材は、上述のヒータ622による加熱に耐えうる耐熱性材料であればよい。被膜は、上述のヒータ622の熱をウェハ100に伝達可能な熱伝導性の材料であればよい。被膜としては、上述のタングステンの他、例えば白金等を用いることができる。なお、被膜は、上述の実施形態1のバネ部材26の場合と同様に形成することができる。
複数の突起部625は、ウェハチャック620bの上面から突出し、ウェハチャック620bの上面全体に分散して配置されている。より具体的には、複数の突起部625は、それぞれ円柱または多角柱等の柱状の形状を有し、例えば上述の実施形態1及び変形例3等に示す種々の配置を取ることができる。このとき、突起部25の径は例えば数mm程度とすることができ、例えば2mmであってよい。複数の突起部625が、上述の実施形態1の変形例4に示した同心円状の円環形状を有していてもよい。
それぞれの突起部625は、キャップ625cで覆われた熱伝導部材625mを内部に含んで構成され、セラミックプレート623の上面から突出するように、バネ部材626によって支持されている。
熱伝導部材625mは、例えばタングステン等の金属製である。ただし、熱伝導部材625mは、熱伝導性および耐熱性を有する材料であればよく、例えば白金等の金属製の他、熱伝導性のセラミック製とすることができる。熱伝導部材625mの下面にはバネ部材626が接合されている。
キャップ625cは、熱伝導部材625mの下面を除く表面を覆っている。キャップ625cは、セラミックプレート623と同様、例えば酸化アルミニウム製または窒化アルミニウム製のセラミックとすることができる。
また、それぞれの突起部625は、熱伝導部材625m及び熱伝導部材625mの上面を覆うキャップ625cを貫通する吸引孔625vを備えている。これにより、ウェハチャック620b内に、母材621の吸引路624から、セラミックプレート623の凹部623r、バネ部材626に内包される空隙、及び突起部625の吸引孔625vを経て、ウェハ100裏面へと至る経路が形成され、ポンプ626によるウェハ100の吸引吸着が可能となる。
このような構成により、ウェハチャック620b上にウェハ100が載置されると、ウェハ100の重みで上述のバネ部材626が撓み、突起部625の突出量が減少する。突起部625の突出量は、凹部623r内に最大限沈み込んだ状態で数十μm程度とすることができ、例えば30μmであってよい。また、突起部625の突出量の最大変化量が、例えば数mm程度になるようバネ部材626の弾性力が調整されていることが好ましい。
また、例えばウェハ100に反りが生じている場合でも、ウェハ100裏面の形状に複数の突起部625を追従させて、ウェハ100を支持することができる。図12の例では、下凸状に反ったウェハ100が載置された様子を示している。このような場合、上述の実施形態1の変形例1,2と同様、突起部625及びバネ部材626の少なくともいずれかの縦寸法が調整されることにより、突起部625の突出量を、セラミックプレート623の中央領域と外縁領域とで異ならせてもよい。
また、上記構成により、突起部625は、内部に設けられた吸引孔625vを介して、ポンプ646の排気により生じる吸引力をウェハ100の裏面に伝達し、ウェハ100をウェハチャック620b上面に吸引吸着させることができる。
また、上記構成により、突起部625は、内部の熱伝導部材625m及び熱伝導部材625mに接合されるバネ部材626を介して、ウェハチャック620上面に載置されたウェハ100にヒータ622からの熱を伝達し、ウェハ100を加熱することができる。
実施形態2の載置台620によれば、上述の実施形態1の静電チャック20と同様の効果を奏する。
なお、上述の実施形態2の載置台620は、露光処理装置2の他、例えばインプリント処理装置、または洗浄処理装置等の常圧でウェハ100を処理する基板処理装置にも適用可能である。インプリント処理装置は、ウェハ100上のレジスト膜等に回路パターンを有するテンプレートを押し付けて、レジストパターンを形成する装置である。
また、一部の露光処理装置では、ウェハ100を低圧下で露光処理する方式を採る場合がある。このような露光処理装置については、例えば上述の実施形態1の静電吸着式の静電チャック20を適用することができる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
1…プラズマ処理装置、2…露光処理装置、14p…真空ポンプ、18…シャワーヘッド、20,220,320,420,520…静電チャック、22,622…ヒータ、23,623…セラミックプレート、24…チャック電極、25,225x~225z,325x~325z,525x~525y…突起部、25m,225m,325m…導電部材、25c,225c,325c…キャップ、26,626…バネ部材、44…高周波電源、46,48,648…電源、620…載置台、620b…ウェハチャック、625m…熱伝導部材、625v…吸引孔。
Claims (5)
- 基板処理装置の処理容器内で基板を支持する基板支持装置であって、
セラミックを含んで構成され、前記基板が載置される載置面を有する載置板と、
前記載置板に内蔵され、前記載置板に前記基板を静電的に吸着させる給電板と、
内部に導電部材を含んで、少なくとも前記載置板の中央領域と外縁領域とに配置され、前記載置面から突出する複数の突起部と、
前記複数の突起部に対応して前記載置板に埋め込まれ、前記複数の突起部を前記載置面から突出させつつ支持するとともに、前記給電板と前記導電部材とを電気的に接続する複数の弾性部材と、を備える、
基板支持装置。 - 前記複数の突起部は、
前記中央領域に配置される第1の突起部と、
前記外縁領域に配置され、前記載置面からの突出量が前記第1の突起部とは異なる第2の突起部と、を含む、
請求項1に記載の基板支持装置。 - 基板処理装置の処理容器内で基板を支持する基板支持装置であって、
セラミックを含んで構成され、前記基板が載置される載置面を有する載置板と、
内部に導電性または熱伝導性の部材を含んで、少なくとも前記載置板の中央領域と外縁領域とに配置され、前記載置面から突出する複数の突起部と、
前記複数の突起部に対応して前記載置板に埋め込まれ、前記複数の突起部を前記載置面から突出させつつ支持する複数の弾性部材と、を備える、
基板支持装置。 - 前記部材は熱伝導部材であり、
前記複数の突起部は、
前記載置板への前記基板の吸引吸着に用いる吸引孔をそれぞれ有する、
請求項3に記載の基板支持装置。 - 基板を処理する処理容器と、
前記処理容器内で基板を支持する基板支持装置と、を備え、
前記基板支持装置は、
セラミックを含んで構成され、前記基板が載置される載置面を有する載置板と、
前記載置板に内蔵され、前記載置板に前記基板を静電的に吸着させる給電板と、
内部に導電部材を含んで、少なくとも前記載置板の中央領域と外縁領域とに配置され、前記載置面から突出する複数の突起部と、
前記複数の突起部に対応して前記載置板に埋め込まれ、前記複数の突起部を前記載置面から突出させつつ支持するとともに、前記給電板と前記導電部材とを電気的に接続する複数の弾性部材と、を有する、
基板処理装置。
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